Клонирование вымерших животных: мечты и реальность
Сначала – скромное, но реальное достижение:
Ученые создали клонированный эмбрион вымершей лягушки
Александр Храмов, Infox.ru
Биоинженерам удалось получить клонированный эмбрион лягушки, вымершей 30 лет назад. Это дает надежду, что в будущем ученые смогут «воскрешать» исчезнувшие виды.
Клонирование было осуществлено австралийскими специалистами из Университета Нового Южного Уэльса под руководством профессора Майка Арчера (см. пресс-релиз UNSW Scientists produce cloned embryos of extinct frog – ВМ).
В эксперименте использовались образцы ткани австралийской лягушки Rheobatrachus silus, замороженные еще в 1970-х годах. Эта амфибия, последние представители которой были встречены в 1983 году, отличалась необычным репродуктивным поведением. Самки лягушки заглатывали оплодотворенную икру и затем вынашивали ее у себя в желудке, так что лягушата появлялись на свет изо рта своей матери.
Чтобы «воскресить» этих необычных существ, специалисты решили использовать яйцеклетки лягушек близкого вида Mixophyes fasciolatus. Инактивировав их собственные ядра, они заменили их ядрами из замороженных тканей R. silus. В результате некоторые из яйцеклеток начали спонтанно делиться и достигли стадии бластулы – первого этапа эмбрионального развития, когда образуется шарик из зародышевых клеток.
Оказалось, что все зародышевые клетки содержат генетический материал вымершего вида. Несмотря на то, что эмбрионы не просуществовали и нескольких дней, ученые расценивают их создание как значительный успех на пути клонирования исчезнувших организмов. «На наших глазах Лазарь восстал из мертвых, геном вымершей лягушки заработал», – подчеркнул профессор Арчер.
По мнению исследователей, эксперимент показал, что техника глубокой заморозки биологического материала может быть использована для спасения исчезающих амфибий: заморозив образцы тканей таких видов, в будущем их можно будет вернуть к жизни. Напомним, что в настоящее время существуют проекты клонирования таких вымерших видов, как шерстистый мамонт и птица додо.
А вот – еще один проект клонирования вымершей птицы
Что нам стоит воскресить странствующего голубя?
Дмитрий Целиков, Компьюлента
Двенадцать птиц лежат брюхом вверх в деревянном ящике в Музее зоологии позвоночных в Беркли (США). Их набитые наполнителем красновато-коричневые грудки напоминают батат. Голубоватые головки и тонкие белые хвосты идеально выровнены, лишь одна птица повернула клюв в сторону соседа. Вместо глаза у неё комочек хлопка. Листок бумаги, привязанный к ноге, гласит: «Ectopistes migratorius. Манитоба. 1884 г.». Это странствующий голубь, который был одной из самых распространённых птиц Северной Америки ко времени высадки европейцев. К 1914 году он полностью исчез.
Гравюра по картине Джона Джеймса Одюбона (1824)
Но учёные всерьёз обсуждают возможность вернуть его (и других) к жизни. Какие трудности могут встать перед ними?
В музейных коллекциях «обитает» около полутора тысяч странствующих голубей. Это всё, что осталось от, казалось бы, неисчерпаемого ресурса. Птиц отправляли товарными вагонами, продавали тоннами по 31 центу за дюжину на мясо и перья для матрасов. Всего за 25 лет их численность снизилась с миллиардов до тысяч. Марта – последняя из птиц – заняла своё место под музейным стеклом в 1914 году.
Вольер со странствующими голубями. Фотография 1896 года
Бен Новак не верит в то, что на этом история должна закончиться. 26-летний генетик убеждён, что новые технологии позволяют вернуть странствующих голубей к жизни. Он уже пять лет бьётся над расшифровкой генома птицы и даже оставил учёбу в аспирантуре, чтобы воплотить мечту в жизнь.
Он не одинок. Организация Revive and Restore («Возродить и восстановить») спонсирует учёных, желающих вернуть к жизни вымершие виды, и сделала г-на Новака главой проекта по возрождению странствующего голубя.
Птица, лежащая в ящике из Беркли, пролетала над Манитобой в 1884 году не в одиночку. Эти голуби странствовали на восточной части Северной Америки стаями в несколько сотен миллионов особей. Чтобы прокормиться на своём пути, они обклёвывали целые леса, оставляя за собой слой помёта толщиной в пару с лишним сантиметров.
Привычка к стайной жизни их и погубила. Гнёзда голубей на северо-востоке США были «упакованы» чрезвычайно плотно – по сто штук на дереве (в каждом – по яйцу или беспомощному комку жира), а потому являли собой банкетный стол для хищников. Беспомощные птенцы весили примерно столько же, сколько родители, но подняться в воздух ещё не могли и в довершение всего часто выпадали из гнезда.
Ещё до прихода европейцев местные охотники расстреливали голубей из луков или сбивали их палками. Но в середине XIX века железная дорога и телеграф превратили птиц в товар национального значения. Профессиональные охотники следовали за стаями и обирали их гнёзда, сгоняя родителей дымом горящей бересты. За один день простая стрельба в воздух позволяла сбить тысячи голубей. Уже к концу 1850-х численность вида заметно сократилась, а к 1889 году птиц было всего несколько тысяч.
Отстрел странствующих голубей (рисунок 1875 года)
Голубь из Манитобы – это целая генетическая библиотека. В каждой клетке его мясистого пальца ноги хранится 1,5 млрд пар оснований ДНК, определяющих всё – от цвета яичной скорлупы до звучания птичьего голоса. К сожалению, лучшие времена этих ДНК давно прошли. Они расщеплены ферментами, кислородом и ультрафиолетовым излучением, а также загрязнены другими организмами. Всякий раз, когда человек дотрагивается до ноги, его ДНК попадает в выборку. Рядом лежат птицы: их ДНК тоже проникает в образец.
Но, к счастью, в последнее десятилетие появился целый ряд методов, позволяющих работать с неидеальными ДНК. Новые машины могут анализировать сотни тысяч коротких фрагментов одновременно, ускоряя нудный процесс и снижая его стоимость. За десять лет эффективность секвенирования выросла примерно в 500 тыс. раз.
С помощью новых технологий учёные нашли ближайшего родственника странствующего голубя. Им оказался полосатохвостый голубь (Patagioenas fasciata) с запада Северной Америки, широко распространённый по сей день. Короткие, изуродованные фрагменты ДНК музейных экспонатов пересекаются не так часто, и компьютер не способен собрать геном воедино, однако ДНК полосатохвостого голубя может послужить шаблоном.
В стремлении восстановить голубиный геном г-н Новак направил запросы в 30 музеев, но все отказали ему в образцах. Он примирился с необходимостью писать диссертацию про мастодонтов, но в свободное время занимался любимой птичкой. В 2011 году Филдовский музей естественной истории (Чикаго, США) всё-таки предоставил ему кусочек ноги, который немедленно отправился на секвенирование в генетическую лабораторию Торонто (Канада) за $2,5 тыс., которые исследователь занял у друга.
Между тем биотехнологическая революция стала привлекать всё больше внимания широкой публики. Писатель Стюарт Брэнд, прославившийся в конце 1960-х кампанией за то, чтобы спутник НАСА сфотографировал Землю целиком, основал фонд Long Now, назначение которого состоит в поиске «контрапункта современной ускоряющейся культуры для распространения дальновидения». Вышеупомянутая организация Revive and Restore – это филиал данного фонда, учреждённый писателем и его женой Райан Филан, основательницей компании DNA Direct, которая секвенирует геномы на заказ. Они выбрали странствующего голубя в качестве первого эксперимента. В феврале 2012 года Revive and Restore провела конференцию в Гарвардском университете, и г-н Новак не мог не откликнуться. Там его и избрали координатором проекта.
Итак, вот план г-на Новака в общих чертах. Секвенировать геномы полосатохвостого и странствующего голубей и найти существенные различия между ними. Изменить ДНК зародышевой клетки полосатохвостого голубя, чтобы она соответствовала ДНК странствующего голубя. Пересадить эту клетку какому-нибудь другому голубю, с которым удобно работать в лаборатории (да хотя бы сизому). Понадеяться на то, что клеточка попадёт в гонады эмбриона этого голубя. Вырастить пару таких эмбрионов и заставить их спариться. Их потомком и станет странствующий голубь.
Первый пункт плана уже выполним. В марте 2013 года г-н Новак начал работу в лаборатории Бет Шапиро в Калифорнийском университете в Санта-Крусе (США), где начальной цели планируется достигнуть в течение года. Но уже второй пункт вызывает сомнения. Последний общий предок двух видов жил около 30 млн лет назад, поэтому их геномы, скорее всего, будут различаться в миллионах локаций. Придётся выяснять, какие генные мутации отвечают за содержательные физические различия. Г-жа Шапиро отмечает, что на это уйдёт очень много времени и труда и что оно того не стоит. Даже картирование генных мутаций у людей – чрезвычайно трудоёмкое занятие.
Но самое сложное даже не это, а внесение всех необходимых изменений в геном живой клетки. Стивен Зальцберг из Университета Джонса Хопкинса (США) отмечает, что Джордж Чёрч из Гарварда (США) и его коллеги разработали технологию многоканальной автоматизированной геномной инженерии (Multiplex Automated Genome Engineering), которая позволяет производить мелкомасштабные изменения в бактериальных геномах. Но геном животного намного сложнее бактериального...
Кроме того, специалисты научились извлекать специализированные половые клетки из куриных эмбрионов, но с голубиными ещё никто не работал. Г-н Новак намерен обойти эту трудность, занявшись стволовыми клетками голубей и заставив их стать половыми. Но надо заметить, что с птичьими стволовыми клетками такое тоже ещё никто не проделывал...
Вместе с тем темпы биотехнологической революции внушают оптимизм. Кто знает – может быть, через пару лет всё это станет обычным делом...
Уже после того, как удастся вырастить первых странствующих голубей, начнутся новые проблемы, ведь их надо как-то приучить к естественной среде обитания и старым миграционным маршрутам. Дэвид Блокштейн из Национального совета США по вопросам науки и окружающей среды уверен, что на этом этапе эксперимент уж точно провалится. А если не провалится, то сельское хозяйство получит ещё одного вредителя. Так же думает Хэнк Грили из Стэнфордского университета (США): возрождённый голубь вернётся в тот же географический регион, но в совершенно иную экологическую среду.
На сегодня не существует никакого властного органа, имеющего полномочия принимать решения о возрождении вымерших видов. Возможно, работа над странствующим голубем послужит поводом для его создания. И лучше, если эту работу проведут ответственные учёные, а не неизвестно кто. Г-н Брэнд опасается, что геномика вскоре выйдет из лабораторий и будет столь же простой в использовании, как детские конструкторы. Чтобы этого не произошло, надо уже сейчас начинать диалог между наукой, обществом и правительством для выработки соответствующей правовой базы.
Даже г-жа Шапиро, которая не верит в успех проекта и не взялась за него, лишь предоставила свою лабораторию г-ну Новаку, потому что считает его полезным, ведь он может объединить различные области науки и продвинуть их все сразу...
Подготовлено по материалам Wired: The Plan to Bring the Iconic Passenger Pigeon Back From Extinction
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
19.03.2013